PDF de programación - Tutorial de Matlab

TUTORIAL DE MATLAB



TUTORIAL DE MATLAB

1. ¿QUÉ ES MATLAB?
1.1 Uso de Matrices
1.2 Origen de MatLab
1.3 Plataformas
1.4 Productos

2. LIBRERÍA DE APLIC ACIONES DE MATLAB

2.1 SIGNAL PROCESSIN G TOOLBOX

2.2 THE MATLAB C MATH LIBRARY

2.2.1 Desarrollo de aplicaciones utilizando la MATLAB C Math Library
2.2.2 Utilización de MATLAB y de su compilador
2.2.3 Velocidad y Precisión
2.2.4 Lista parcial de funciones
Funciones matemáticas
Funcionales especiales y elementales
Algebra lineal numérica
Polinomios e interpolación
Métodos numéricos no lineales
Estadística y análisis de Fourier
Operaciones algebráicas y lógicas
2.2.5 Utilidades

2.2.6 Requerimientos

2.3 THE MATLAB COMPILER TOOLBOX

2.3.1 Generación Automática de ficheros MEX.
2.3.2 Rendimiento del compilador
2.3.3 Opciones de ajuste del rendimiento
2.3.4 Requerimientos del sistema
2.3.5 Limitaciones del código compilado

2.4 SYMBOLIC MATH TOOLBOX

2.5 OPTIMIZATION TOOLBOX

2.6 IMAGE PROCESSING TOOLBOX

2.7 Neural Network Toolbox

2.8 NON LINEA R CONTROL DESIGN TOOLBOX

2.9 NAG FOUNDATION TOOLBOX

3. INICIANDO MATLAB



1

4
5
5
5
5

7

7

7
8
8
9
9
9
9
9
9
10
10
10
10
10

11
11
12
12
12
13

13

14

15

16

17

18

20

1

4. USO DE COMANDOS

4.2 Instrucciones de MATLAB y Variables
4.3 Obteniendo Información del Espacio de Trabajo
4.4 Variables Permanentes
4.6 Saliendo y Guardando el Espacio de Trabajo
4. 7 Manipulación de Vectores y Matrices
4.8 Operaciones de Matrices
4.9 Operaciones de Arreglos
4.10 Ejemplos: Operaciones Aritméticas

5. PROGRAMANDO CON MATLAB

5.1 Generalidades

5.1.1 Archivos-M: Comandos y Funciones
5.1.2 Otras funciones
5.1.3 Declaración function

5.2 Operadores relacionales
5.3 Operadores lógicos
5.4 Caracteres especiales
5.5 Control de flujo

5.5.1 Declaración FOR simple
5.5.2 Declaración FOR anidada.
5.5.3 Declaración WHILE
5.5.4 Declaraciones IF, ELSE, ELSEIF y BREAK
5.6.1 Creación de una matriz
5.6.2 Cambio del orden de una matriz: reshape
5.6.3 Modificación individual de elementos
5.6.4 Modificaciones adicionales de una matriz
5.7.1 Declaración fopen

Ejemplo

5.7.2 Declaración fclose
5.7.3 Declaración fread
5.7.4 Declaración fwrite
5.7.5 Declaración fprintf
5.8 Variables globales
5.9 Vectorización de algoritmos y estructuras (for, while)

5.10 Gráficas en Dos Dimensiones

COMANDO PLOT

Símbolo Color
Símbolo Estilo de línea
5.10.6 Comandos gráficos
5.11 Gráficos en 3 dimensiones

5.12 Archivos de disco

5.12.1 Manipulación de Archivos de Disco
5.12.2 Ejecutando Programas Externos
5.12.3 Importando y Exportando Datos

5.13 INDICE ALFABETICO

6. S I M U L I N K

6.1 Acelerador de Simulink
6.2 Generador de código - C en Simulink

7. COMANDOS DE MATLAB

7.1 General purpose commands:

Control System Toolbox Commands:



20
22
23
23
23
24
25
28
29

33
33
33
37
41
41
42
43
44
44
45
46
47
50
50
50
51
57
57
57
57
58
58
58
59
60

60
60
61
63
66
73
73
73
73
74

75
77
77

78
78
81

2

8. APLICAN DO MATLAB AL CONTROL DE PROCESOS

8.1 Respuesta en el dominio del tiempo
8.2 Respuesta en el dominio de la frecuencia
8.3 Lugar de las raíces
8.4 Controladores PID

9. TRUCOS EN MATLAB®

Paper semilogarítmico gratis: papelbod.m



86
86
91
95
97

99
99



3

son

expresados

del mismo modo

se

integra análisis numérico, cálculo matricial, proceso de señal y
los problemas y sus
que
escribirían


1. ¿QUÉ ES MATLAB?
MatLab es un programa interactivo para computación numérica y visualización de
datos. Es ampliamente usado por Ingenieros de Control en el análisis y diseño,
posee además una extraordinaria versatilidad y capacidad para resolver
problemas en matemática aplicada, física, química, ingenierí a, finanzas y muchas
otras aplicaciones. Está basado en un sofisticado software de matrices para el
análisis de sistemas de ecuaciones. Permite resolver complicados problemas
numéricos sin necesidad de escribir un programa.
MATLAB es un entorno de computación y desarrollo de aplicaciones totalmente
integrado orientado para llevar a cabo proyectos en donde se encuentren
implicados elevados cálculos matemáticos y la visualización gráfica de los
mismos.
MATLAB
visualización gráfica en un entorno completo donde
soluciones
en
tradicionalmente, sin necesidad de hacer uso de la programación tradicional.
El nombre de MATLAB proviene de la contracción de los términos MATrix
LABoratory y fue inicialmente concebido para proporcionar fácil acceso a las
librerías LINPACK y EISPACK, las cuales representan hoy en dia dos de las
librerías más importantes en computación y cálculo matricial.
MATLAB es un sistema de trabajo interactivo cuyo elemento básico de trabajo
son las matrices. El programa permite realizar de un modo rápido la resolución
numérica de problemas en un tiempo mucho menor que si se quisiesen resolver
estos mismos problemas con
lenguajes de programación tradicionales como
pueden ser los lenguajes Fortran, Basic o C.
MATLAB goza en la actualidad de un alto nivel de implantación en escuelas y
centros universitarios, así como en departamentos de investigación y desarrollo
de muchas compañías industriales nacionales e internacionales. En entornos
universitarios, por ejemplo, MATLAB se ha convertido en una herramienta
básica, tanto para los profesionales e investigadores de centros docentes, como
una importante herramienta para la impartición de cursos universitarios, tales
como sistemas e ingenieria de control, álgebra lineal, proceso digital de imagen,
señal, etc. En el mundo
industrial, MATLAB está siendo utilizado como
herramienta de
la resolución de complejos problemas
planteados en la realización y aplicación de modelos matemáticos en ingeniería.
Los usos más característicos de la herramienta los encontramos en áreas de
computación y cálculo numérico tradicional, prototipaje algorítmico, teoría de
control automático, estadística, análisis de series temporales para el proceso
digital de señal.


investigación para



4

lógica difusa,

MATLAB dispone también en la actualidad de un amplio abanico de programas de
apoyo especializados, denominados Toolboxes, que extienden significativamente
el número de funciones incorporadas en el programa principal. Estos Toolboxes
cubren en la actualidad prácticamente casi todas las áreas principales en el
mundo de la ingeniería y la simulación, destacando entre ellos el 'toolbox' de
proceso de imágenes, señal, control robusto, estadística, análisis financiero,
matemáticas simbólicas, redes neurales,
identificación de
sistemas, simulación de sistemas dinámicos, etc.
Además también se dispone del programa Simulink que es un entorno gráfico
interactivo con el que se puede analizar, modelizar y simular la dinámica de
sistemas no lineales.

1.1 Uso de Matrices
MatLab emplea matrices porque con ellas se puede describir infinidad de cosas
de una forma altamente flexible y matemáticamente eficiente. Una matriz de
pixeles puede ser una imagen o una película. Una matriz de fluctuaciones de una
señal puede ser un sonido o una voz humana. Y tal vez más significativamente,
una matriz puede describir una relación lineal entre los componentes de un
modelo matemático. En este último sentido, una matriz puede describir el
comportamiento de un sistema extremadamente complejo. Por ejemplo una
matriz puede representar el vuelo de una avión a 40.000 pies de altura, o un
filtro digital de procesamiento de señales.

1.2 Origen de MatLab
MatLab fue originalmente desarrollado en lenguaje FORTRAN para ser usado en
computadoras mainframe. Fue el resultado de los proyectos Linpack y Eispack
desarrollados en el Argonne National Laboratory. Su nombre proviene de
MATrix LABoratory. Al pasar de los años fue complementado y reimplementado
en lenguaje C. Actualmente la licencia de MatLab es propiedad de MathWorks
Inc .

1.3 Plataformas
MatLab está disponible para una amplio número de plataformas: estaciones de
trabajo SUN, Apollo, VAXstation y HP, VAX, MicroVAX, Gould, Apple Macintosh
y PC AT compatibles 80386 o superiores. Opera bajo sistemas operativos
UNIX, Macintosh y Windows.

1.4 Productos
La empresa MathWorks ofrece MatLab como su principal producto para
computación numérica, análisis y visualización de datos. También ofrece Simulink



5

como un anexo a MatLab y que interactua con él en lenguaje de MatLab y
lenguaje de bajo nivel C. Simulink es usado para simulación modelado no lineal
avanzado. Se ofrecen además numerosas herramientas especiales en "Toolboxes"
para resolver problemas de aplicaciones específicas, por ejemplo control,
procesamiento de señales, redes neurales, etc. Estas herramientas son
colecciones de rutinas escritas en MatLab.



6


2. Librería de Aplicaciones de MATLAB

2.1 SIGNAL P ROCESSING TOOLBOX
MATLAB tiene una gran colección de funciones para el procesamiento de señal
en el Signal Processing Toolbox. Este incluye funciones para:
• Análisis de filtros digitales incluyendo respuesta en frecuencia, retardo de

grupo, retardo de fase.

• Implementac